[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entwässern von schüttfähigem oder fließfähigem
Aufgabegut, beispielsweise Holzhackschnitzel, durch dessen Verdichtung, mit einem
Gehäuse mit einem Mantelrohr, in dem eine Welle mit umfangseitig umlaufenden Wendeln
um eine Rotationsachse rotiert, wobei das Aufgabegut durch das Gehäuse transportiert
und verdichtet wird und das Pressat durch Öffnungen im Mantelrohr aus der Vorrichtung
geleitet wird und wobei ein Innenrohr vorgesehen ist.
Derartige Vorrichtungen sind z.B. aus der
DE 20 2007 007 038 U1 bekannt, wobei diese Vorrichtungen meist eine Aufgabeeinrichtung, beispielsweise
in Form eines Schachtes, aufweisen. Spezielle Ausführungen dienen der Zuführung von
Hackschnitzeln in einen Zellstoffkocher in der Zellstoffindustrie und werden in diesem
Zusammenhang oft auch als Stopfschnecken bezeichnet. Anwendungen gibt es auch u.a.
als Zuführapparat zu Kochern der Holzstoffindustrie. Im Allgemeinen wird ein Gut von
einem Bereich niedereren Drucks in ein Gebiet höheren Drucks oder umgekehrt gefördert.
Diese Apparate dienen daher auch als Druckschleuse. Neben dem Herauspressen des Pressats
(Effluent), meist Wasser gegebenenfalls mit Chemikalien, dient die Verdichtung des
Aufgabegutes zusätzlich dazu einen hochverdichteten Materialpfropfen zu erzeugen,
der eine Abdichtung der Einlassöffnung gegenüber dem unter Druck stehenden Systems
eines Kochers bewirkt. Auch bei anderen Apparaten wie z.B. MSD wird ein hochverdichteter
Materialpfropfen erzeugt, der in diesem Fall bei der Entspannung die Imprägnierchemikalien
aufnimmt. Bei derartigen Vorrichtungen ergibt sich aus der hohen Verdichtung des Aufgabegutes
mit der Folge hoher Anpresskräfte auf die Innenseite des Schneckenmantels ein hoher
Verschleiß sowohl an der Schneckenwendel als auch am Mantelrohr, so dass derartige
Vorrichtungen in regelmäßigen Zeitintervallen erneuert oder aufgepanzert werden müssen.
Dadurch sind hohe Kosten und längere Stillstandzeiten bei der Produktion verbunden.
Oft werden dabei die verschlissenen Gehäuse durch Auftragschweißen und mechanische
Bearbeitung saniert. Nachteil dieser Auftragsmethode ist, dass sich das Werkstück
beim Schweißen verwindet und schrumpft und somit nicht mehr exakt in das Mantelrohr
eingesetzt werden kann. Die Eigenspannung zufolge der Wärmeeinbringung beim Schweißen
kann zu Rissen und in weiterer Folge zum Versagen des Bauteils kommen. Eine Sanierung
ist teuer und zeitaufwändig, wobei das Bauteil zur Sanierung in eine Werkstatt transportiert
werden muss. Alternativ werden sogenannte Verschleißschalen eingesetzt, die ausgetauscht
werden können. Dabei handelt es sich um Halbschalen aus verschleißfestem Material,
die nach einem Zerlegen des Mantelrohres darin eingepasst werden und die damit ein
Innenrohr bilden. Diese sind sehr schwer zu fertigen und es gibt häufig Probleme bei
der Passform. Auch sind derartige Verschleißschalen meist teurer als eine Sanierung
durch Auftragschweißen.
Ziel der Erfindung ist es eine Vorrichtung anzugeben, die deutlich kostengünstiger
ist und die obigen Nachteile vermeidet.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr aus Segmenten aufgebaut
ist, die Öffnungen aufweisen, wobei die Segmente mit ihrer Außenfläche direkt an der
Innenfläche des Mantelrohres aufliegen und die Öffnungen der Segmente die Öffnungen
des Mantelrohrs überdecken, wobei die Öffnungen der Segmente einen kleineren Querschnitt
aufweisen, als die Öffnungen des Mantelrohres und jeder Öffnung der Segmente eine
Öffnung des Mantelrohrs zugeordnet ist, wobei die Segmente aus verschleißfestem Guss-oder
Sintermaterial bestehen.
Durch den Aufbau des Innenrohrs aus Segmenten werden die austauschbaren Teile kleiner
und können leichter transportiert werden. Durch das direkte Aufliegen der Segmente
an der Innenfläche des Mantelrohres werden diese Teile vollflächig unterstützt und
können somit auch mit sehr geringen Wandstärken gefertigt werden. Auch können Mantelrohr
und Segmente aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden, wodurch das Mantelrohr
die Kräfte aufnehmen kann und die Segmente aus einem harten, spröden und damit verschleißfestem
Material sein können. Durch die Ausführung als Guss-oder Sinterteil können die Segmente
weitestgehend unbearbeitet bleiben. Es entfällt somit eine großflächige, kostenintensive
Bearbeitung sowohl der Außen- als auch der Innenfläche. Auch können die Öffnungen
mitgegossen werden, wodurch ein nachträgliches, aufwändiges, insbesondere auch spanabhebendes
Bohren unnötig wird. Dadurch wird es auch möglich, härtere Materialien einzusetzen,
die mit spanabhebenden Verfahren nicht mehr bearbeitet werden können. Durch die Übereinstimmung
der Öffnungen der Segmente mit den Öffnungen des Mantelrohres wird eine optimale Entwässerung
erzielt.
[0002] Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr
zylindrisch ist, wobei es alternativ konisch sein kann. So kann die Vorrichtung günstig
an die Bedürfnisse für die Produktion und die dafür erforderliche Schnecke angepasst
werden.
[0003] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr
in Umfangsrichtung aus mindestens 4, vorzugsweise 6 - 8 Segmenten besteht. Dadurch
können wenig verschlissene Bereich belassen und nur stärker verschlissene Bereiche
getauscht werden.
[0004] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das
Innenrohr in Längsrichtung, entsprechend der Richtung der Rotationsachse aus mindestens
2, vorzugsweise 3 - 4 bis zu 6 Segmenten besteht. Damit wird einerseits die Montage
wesentlich erleichtert, andererseits können wenig verschlissene Bereich belassen und
nur stärker verschlissene Bereiche, speziell im Bereich der hohen Verdichtung am Ende,
getauscht werden.
[0005] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die
Öffnungen der Segmente konisch in Richtung Außenfläche erweitern. Dadurch können Verstopfungen
der Öffnungen weitgehend vermieden werden.
[0006] Eine weitere günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Segmente jeweils eine Nut in Längsrichtung aufweisen. Diese Nuten können speziell
zur Verhinderung der Mitrotation des Aufgabegutes eingesetzt werden.
[0007] Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Segmente jeweils eine insbesondere integrierte Leiste in Längsrichtung aufweisen.
Diese Leisten können ebenfalls zur Verhinderung der Mitrotation des Aufgabegutes eingesetzt
werden.
[0008] Die Erfindung betrifft auch ein Segment eines Innenrohrs für eine Vorrichtung zum
Entwässern von schüttfähigem oder fließfähigem Aufgabegut, beispielsweise Holzhackschnitzel,
mit einem Gehäuse mit einem Mantelrohr mit Öffnungen, in dem das Innenrohr vorgesehen
ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass das Segment aus verschleißfestem Guss- oder
Sintermaterial besteht, wobei Öffnungen mit einem kleineren Querschnitt vorgesehen
sind, als die Öffnungen des Mantelrohres, wobei sich die Öffnungen konisch in Richtung
Außenfläche erweitern. Speziell die Ausführung aus Guss- oder Sintermaterial ermöglicht
eine kostengünstige Fertigung und erlaubt auf weitere Bearbeitungen zu verzichten.
Dadurch können auch die Entwässerungsöffnungen mitgegossen werden, wodurch aufwändiges
Bohren entfallen kann.
[0009] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei
Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer gattungsmäßigen Entwässerungsvorrichtung,
Fig. 2 das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Innenrohr,
Fig. 3 eine Halbschale der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 eine Halbschale mit Darstellung der erfindungsgemäßen Segmente und deren Befestigung
Fig. 5 eine Variante eines erfindungsgemäßen Segments,
Fig. 6 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Segments
Fig. 7 eine zusätzliche Variante eines erfindungsgemäßen Segments
darstellt.
[0010] In Fig. 1 ist eine Entwässerungsvorrichtung 1 mit einer Stopfschnecke 2 und einem
Antrieb 3 dargestellt. Der Antrieb 3 weist einen Antriebsmotor 4, ein Getriebe 5,
eine Kupplung 6, beispielsweise eine Hochgeschwindigkeitskupplung, eine weitere Kupplung
7, beispielsweise eine Niedergeschwindigkeitskupplung, sowie Schutzvorrichtungen 8
auf. Die Stopfschnecke 2 besteht aus einem Aufgabeschacht 9, dem Gehäuse 10 mit einer
Ablaufkammer 11, sowie der Schnecke 12 mit Wendeln 13. Das Gehäuse 10 kann wie dargestellt
zylindrisch sein, aber auch konisch zulaufend ausgestaltet werden. Das Gehäuse 10
der Stopfschnecke 2 ist an einem Behälter 14 befestigt, der im Fall der Verwendung
in der Zellstoffindustrie ein Zellstoffkocher sein kann, wobei der Behälter im Allgemeinen
eine andere Druckstufe aufweist, aber die Stoffe auch einen anderen Aggregatszustand
haben können. Die Stopfschnecke dient hier dann auch als Druckschleuse. Das in den
Aufgabeschacht gegebene Gut, z.B. Holzhackschnitzel, aber auch Einjahrespflanzen,
Stroh, Bagasse oder dergleichen, wird durch die Schneckenwendeln 13 der Schnecke 12
in das Gehäuse 10 geführt und durch dieses hindurchgepresst, wobei Flüssigkeit, meist
Wasser das auch mit Chemikalien vermischt sein kann, in die Ablaufkammer 11 rinnt
und von dort abgeführt und gegebenenfalls einer Wiederverwertung zugeführt wird. Auch
bei anderen Apparaten wie z.B. MSD wird ein hochverdichteter Materialpfropfen erzeugt,
der in diesem Fall bei der Entspannung die Imprägnierchemikalien aufnimmt. Durch die
hohe Kompression des Aufgabegutes tritt an der Innenseite des Gehäuses 10 hoher Verschleiß
auf, so dass diese Gehäuse häufig erneuert oder aufgepanzert werden müssen. Eine Möglichkeit
besteht darin, das Gehäuse auszubauen und in einer Werkstatt durch Auftragschweißen
und anschließende mechanische Bearbeitung wieder einsatzfähig zu machen. Damit steht
dieses Teil dem Anlagenbetreiber für längere Zeit auch nicht als Not-Ersatzteil zur
Verfügung. Als Alternative können austauschbare Verschleißschalen eingesetzt werden.
Diese müssen aber sehr exakt gefertigt sein, wobei sich häufig Probleme bei der Passform
ergeben.
[0011] Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse 10, das aus einer oberen Halbschale 15
und einer unteren Halbschale 16 besteht. Diese weisen Entwässerungsöffnungen 17 auf,
die wie dargestellt in Gruppen angeordnet sein können. Die Halbschalen 15, 16 weisen
an ihren Enden Flansche 18 bzw. 18' auf, mit denen das Gehäuse 10 an der einen Seite
mit dem Aufgabeschacht 9 und an der anderen Seite am Behälter 14 befestigt werden.
Die beiden Halbschalen 15, 16 werden mit einer Anzahl von Schrauben 19 zusammengehalten.
Innerhalb der Halbschalen 15, 16 sind Segmente 21, 22 angeordnet. Weitere Schrauben
20 dienen zur Befestigung dieser Segmente 21, 22 am Gehäuse 10. Alle Segmente 21,
22 zusammen bilden ein Innenrohr im Gehäuse 10. Hier dargestellt sind im Umfang 6
Segmente 21, 22 verteilt. Es können jedoch je nach Durchmesser des Gehäuses 10 auch
weniger oder mehr Segmente am Umfang verteilt sein. Die Außenfläche der Segmente 21,
22 liegt dabei direkt, d.h. ohne Spalt, auf der Innenfläche der Halbschalen 15, 16
des Gehäuses 10 auf.
[0012] In Fig. 3 ist die untere Halbschale 16 dargestellt. Sie weist an den Enden Flansche
18, 18' auf. Die einzelnen Segmente 21, 22 weisen Öffnungen 23 für die Befestigung
mittels Schrauben 20 auf. Man erkennt, dass hier unterschiedliche Segmente eingesetzt
werden können. Die Segmente 21 weisen über ihre Länge eine Nut 24 auf, die dazu dient,
dass Stoffe am mitrotieren gehindert werden. Neben Segmenten 21 gibt es auch Segmente
22, die keine Nut aufweisen. Die Anzahl von Segmenten 21 mit Nut 24 und Segmenten
22 wird anhand des Entwässerungsverhaltens, aber auch der Anbackungs- und somit Mitnahmeeigenschaft
des Aufgabegutes gewählt. Die Verwendung von Segmenten 21 bzw. 22 ermöglicht es somit
die Entwässerung und Mitnahme des Aufgabegutes entsprechend anzupassen. Alternativ
zu Segmenten mit Nut können auch Segmente 22' (siehe Fig. 7) mit Leisten eingesetzt
werden um eine Mitnahme des Aufgabegutes zu verhindern. In Längsrichtung des Gehäuses
10 sind hier drei aneinandergereihte Segmente 21 bzw. 22 dargestellt. Je nach Länge
des Gehäuses 10 können natürlich auch mehrere Segmente 21, 22 in Längsrichtung, d.h.
in Richtung der Achse der Schnecke, angeordnet werden. Wichtig ist, dass die Öffnungen
25 der Segmente 21, 22 mit den Öffnungen 17 der Halbschalen 15, 16 direkt übereinstimmen,
d.h. jeder Öffnung 25 ein einem Segment 21, 22 ist eine Öffnung 17 in einer Halbschale
15, 16 des Gehäuses 10 zugeordnet. Dies wird u.a. durch die Befestigung mittels Schrauben
20 erzielt. Die Schrauben 20 werden von innen, d.h. dem Innenraum des durch die Segmente
21, 22 gebildeten Zylinders, eingeführt und außen mittels Muttern verschraubt. Dadurch
ist weder in den Segmenten 21, 22 noch in den Halbschalen 15, 16 des Gehäuses 10 ein
Gewinde erforderlich. Somit können auch wesentlich härtere Materialien für die Segmente
21, 22 verwendet werden, da keinerlei Bearbeitung erforderlich ist. Die Köpfe der
Schrauben 20 sind beispielsweise länglich mit Kugelkalotte ausgeführt, so dass sie
sich immer in der richtigen Position in den entsprechend geformten Öffnungen 23 befinden.
Die Schrauben 20 können auch in den Köpfen, die an der inneren (Zylinder-) Oberfläche
der Segmente 21, 22 angeordnet sind, z.B. Vertiefungen wie beispielsweise Schlitze
aufweisen, die dann durch den Verschleiß der Segmente und der erhabenen Teile der
Schraubenköpfe eine Ebene bilden und so als Verschleißmarken genutzt werden können,
die einen Hinweis auf den erforderlichen Austausch der Segmente 21, 22 liefern. Die
Segmente 21, 22 werden aus verschleißfestem Material gegossen, wodurch alle Öffnungen
25 in einfacher Weise ohne nachfolgende mechanische Bearbeitung gefertigt werden können.
Die Öffnungen 25 können dabei auch sehr einfach konisch ausgestaltet werden und müssen
nicht als Stufenbohrungen ausgeführt werden, die bei der Herstellung einen häufigen
Werkzeugwechsel erfordern. Alternativ können die Segmente auch aus verschleißfestem
Material gesintert werden, was ebenfalls die Möglichkeit bietet, die Öffnungen 25
in einfacher Weise gleich mit einzuarbeiten. Durch die Ausführung der Segmente 21,
22 als Guss- bzw. Sinterteil können wesentlich härtere Materialien verwendet werden,
die mit üblichen spanabhebenden Werkzeugen wie z.B. Bohrern nicht mehr bearbeitet
werden können.
[0013] Um auch weitere mechanische Bearbeitungen einzusparen werden lediglich an den Längsseiten
der Kanten der Segmente 21, 22 in der Nähe der Enden der Segmente 21, 22 Kontaktflächen
26 geschaffen, die geringfügig bearbeitet werden müssen, um einen exakten Sitz der
einzelnen Segmente 21, 22 zu gewährleisten. Durch die Anordnung mehrerer Segmente
21, 22 in Längsrichtung wird auch ermöglicht, lediglich die Segmente mit dem größten
Verschleiß auszutauschen. Mit dieser Art der inneren Auskleidung des Gehäuses kann
eine Reparatur leicht und in kurzer Zeit vor Ort vorgenommen werden.
[0014] Fig. 4 zeigt am Beispiel eines Segments 21 die einfache Montage. Hier sind auf einer
unteren Halbschale 16 im Umfang drei Segmente 21 mit Nuten 24 dargestellt, was 6 Segmente
über den gesamten Umfang des Gehäuses 10 ergibt. Beim letzten Segment 21 erkennt man
die Bohrungen 25, die über den entsprechenden Bohrungen 17 der Halbschale 16 angeordnet
sind. Weiters sind die Befestigungsschrauben 20 und die bearbeiteten Kontaktflächen
26 zu erkennen. An den Stirnseiten werden die Segmente 21 (und auch 22) nicht bearbeitet.
Auch die Außenflächen und die Innenflächen werden nicht bearbeitet, da auch die Nuten
24 mitgegossen werden können.
[0015] In Fig. 5, 6 und Fig. 7 sind erfindungsgemäße Segmente 21, 22 bzw. 22' dargestellt.
Diese weisen Öffnungen 23 für die Befestigungsschrauben 20, Entwässerungsöffnungen
25 und Kontaktflächen 26 auf. Der Unterschied der Segmente 21 und 22 besteht darin,
dass das Segment 21 zusätzlich eine Nut 24 aufweist, die das Mitdrehen des Aufgabegutes
verhindern soll. In Fig. 7 ist eine Variante eines Segments 22' dargestellt, bei dem
eine Leiste 27 anstelle einer Nut 24 vorgesehen ist. Diese Leiste soll ebenfalls das
Mitdrehen des Aufgabegutes verhindern. Bei einem Guss- oder Sinterteil lässt sich
diese Leiste gut integrieren und in einem Stück fertigen. Damit können Nachteile durch
eingeschraubte Leisten vermieden werden. Auch wird dann keine Nachbearbeitung des
Segmentes durch z.B. spanabhebende Verfahren (Schleifen einer Nut, Bohren von Schraublöchern)
erforderlich, wodurch auch härtere Materialien eingesetzt werden können.
[0016] Die Erfindung ist nicht durch die Zeichnungen beschränkt, in der leicht konische
Gehäuse dargestellt sind. Es können z.B. auch zylindrische Gehäuse und damit zylindrische
Segmente eingesetzt werden. Auch könnte bei größeren Durchmessern das Gehäuse aus
drei oder vier Teilen bestehen.
1. Vorrichtung zum Entwässern von schüttfähigem oder fließfähigem Aufgabegut, beispielsweise
Holzhackschnitzel, durch dessen Verdichtung mit einem Gehäuse (10) mit einem Mantelrohr
(15, 16), in dem eine Welle mit umfangseitig umlaufenden Wendeln (13) um eine Rotationsachse
rotiert, wobei das Aufgabegut durch das Gehäuse (10) transportiert und verdichtet
wird und das Pressat durch Öffnungen (17) im Mantelrohr (15, 16) aus der Vorrichtung
geleitet wird und wobei ein Innenrohr vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr aus Segmenten (21, 22) aufgebaut ist, die Öffnungen (25) aufweisen,
wobei die Segmente (21, 22) mit ihrer Außenfläche direkt an der Innenfläche des Mantelrohres
(15, 16) aufliegen und die Öffnungen (25) der Segmente die Öffnungen (17) des Mantelrohrs
(15, 16) überdecken, wobei die Öffnungen (25) der Segmente (21, 22) einen kleineren
Querschnitt aufweisen, als die Öffnungen (17) des Mantelrohres (15, 16) und jeder
Öffnung (25) der Segmente (21, 22) eine Öffnung (17) des Mantelrohrs (15, 16) zugeordnet
ist, wobei die Segmente (21, 22) aus verschleißfestem Guss- oder Sintermaterial bestehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (15, 16) zylindrisch ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (15, 16) konisch ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr in Umfangsrichtung aus mindestens 4, vorzugsweise 6 - 8 Segmenten (21,
22) besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr in Längsrichtung, entsprechend der Richtung der Rotationsachse aus
mindestens 2, vorzugsweise 3 - 4 bis zu 6 Segmenten (21, 22) besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnungen (25) der Segmente (21, 22) konisch in Richtung Außenfläche erweitern.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (21, 22) jeweils eine Nut (24) in Längsrichtung aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (21, 22) jeweils eine Leiste (27) in Längsrichtung aufweisen, die insbesondere
integriert ist.
9. Segment eines Innenrohrs für eine Vorrichtung zum Entwässern von schüttfähigem oder
fließfähigem Aufgabegut, beispielsweise Holzhackschnitzel, mit einem Gehäuse (10)
mit einem Mantelrohr (15, 17) mit Öffnungen (17), in dem das Innenrohr vorgesehen
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (21, 22) aus verschleißfestem Guss- oder Sintermaterial besteht, wobei
es Öffnungen (25) mit einem kleineren Querschnitt aufweist, als die Öffnungen des
Mantelrohres (15, 16).
10. Segment nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnungen (25) konisch in Richtung Außenfläche erweitern.
11. Segment nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (21, 22) eine Nut (24) in Längsrichtung aufweist.
12. Segment nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (21, 22) eine Leiste (27) in Längsrichtung aufweist, die insbesondere
integriert ist.